可变速抽水蓄能机组发电工况一次调频特性研究

发布时间：2020-11-01 06:24

　　 随着新能源的大量开发,由于新能源自身存在随机性、间歇性、波动性等不确定因素,对电网的调频能力提出了更高要求。由于水锤的作用,水力发电机组调节初期存在反调现象,严重影响了发电机组的调节系统的速动性和一次调频特性,限制水力发电机组的调峰、调频能力。而可变速抽水蓄能机组因其自身转速可调的优势,解决了由于机组调节初期反调现象引起的调峰、调频响应速度慢的问题。本文主要针对可变速抽水蓄能机组发电工况功率响应和一次调频特性进行研究。(1)搭建发电工况下的可变速抽水蓄能发电机组仿真模型,包括交流励磁电机、交流励磁电机的网侧和机侧的控制、频率调节器、功率调节器、转速调节器、引水系统、非线性水轮机、转速寻优模块等。(2)首先可变速抽水蓄能机组机组采用PI有功功率控制器,分析了比例增益Kpl和积分增益KIl对功率响应的影响,并整定一组醉忧郁参数,使功率响应最优。然后,在此基础上,研究频率调节器参数对一次调频特性的影响。最后,在转速调节器中引入有附加功率前馈控制,研究发现:对于功率响应,引入功率前馈控制,使导叶开启速度更快机组机械力矩增加的更快,使机组转速变幅减小,功率响应时间缩短。和无附加功率前馈控制两种方式进行研究,由于增加了功率前馈控制,导叶开启速度更快,机组机械力矩增加的更快,使机组转速上升的更快,机组出力增加,机组稳定时间缩短；然后研究了可变速抽水蓄能机组有功功率控制器;根据有功功率调节器参数对功率响应的影响,整定一组最优参数,研究频率调节器参数对一次调频特性的影响;最后,由频率调节器参数对一次调频特性的影响规律整定一组最优参数,根据国家标准对变速机组一次调频特性进行考核。(3)在转速调节器中引入附加功率前馈控制,同时在有功功率调节器选用最优参数的基础上,通过分析与最优参数整定,使频率调节器参数最优,并参考最新的《电网运行准则》等标准对变速机组一次调频进行考核。结果表明:可变速抽水蓄能机组发电工况下进行一次调频时,反应滞后时间在0.3s之间,机组达到90%调整负荷所用时间在5s,机组实际输出功率与机组响应目标功率偏差的平均值应在理论计算的调整幅度的±5%以内的时间在7.5s左右,全部优于准则的要求,而且利用动能使一次调频调节初期的反调现象完全消失,大大提高了调节系统的速动性；变速机组的快速功率调节提高了一次调频积分电量,发电工况下的一次调频积分电量合格率达到了94.2%,优于相关准则的要求。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV743
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 可变速机组的研究现状
        1.2.1 交流励磁电机研究现状
        1.2.2 变速抽水蓄能机组研究现状
        1.2.3 水电机组一次调频现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本章小结
2 可变速抽水蓄能机组发电工况数学模型
    2.1 交流励磁发电机
        2.1.1 交流励磁发电机工作原理
        2.1.2 交流励磁发电机等效电路
    2.2 交流励磁电机数学模型
        2.2.1 三相静止坐标系下的数学模型
        2.2.2 旋转dq坐标系下的数学模型
    2.3 水轮机及引水系统
        2.3.1 引水系统模型
        2.3.2 水轮机模型
    2.4 本章小结
3 可变速抽水蓄电能机组发电工况控制系统及建模
    3.1 交流励磁电机变流器的控制
        3.1.1 双PWM变流器工作原理
        3.1.2 网侧PWM变流器的数学模型
        3.1.3 网侧PWM变流器的控制策略
        3.1.4 转子侧PWM变流器的数学模型
        3.1.5 转子侧PWM变流器的控制策略
    3.2 水轮机转速功率控制系统模型
        3.2.1 转速调节器及随动系统
        3.2.2 转速寻优的主要步骤
        3.2.3.转速寻优模型
        3.2.4 频率调节器模型
    3.3 本章小结
4 变速抽水蓄能机组发电工况一次调频特性分析
    4.1 水轮机调节系统一次调频实验方法
    4.2 变流器有功控制器参数对功率响应的影响
        4.2.1 比例增益P1K对功率特性的影响仿真
        4.2.2 积分增益I1K对功率响应的影响
    4.3 附加功率前馈控制
    4.4 发电工况一次调频特性分析
        4.4.1 频率调节器参数对一次调频特性的影响
        4.4.2 一次调频考核
    4.5 本章小结
5 可变速抽水蓄能机组发电工况积分电量考核
    5.1 积分电量考核算法
    5.2 积分电量仿真实验
    5.3 积分电量与转子动能守恒
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 罗从凯;隋远韬;张道丽;;大型发电汽轮机组一次调频控制策略及实现[J];四川工程职业技术学院学报;2013年02期

2 吴喜生;;基于电网“两个细则”的米东电厂一次调频性能优化[J];新疆电力技术;2017年02期

3 吴欣;吴宁;孙海涛;任林;;火电机组一次调频性能提升实践[J];山东电力技术;2018年03期

4 蒋琦;;浅析水电厂一次调频功能优化[J];红水河;2018年02期

5 蔡灵娟;孙晖;;优化燃煤发电机组性能 提高一次调频响应速度的研究[J];能源研究与利用;2018年03期

6 马国林;李长虹;周国强;;点对点直接供电电网一次调频策略优化研究[J];工程技术研究;2018年08期

7 程栩;梁肖;施壮;李端超;黄少雄;;四项举措提升发电机组一次调频性能[J];自动化与仪器仪表;2018年08期

8 潘轩;张岩;范新桥;沙立成;韩军;;基于密切值法的机组一次调频性能综合评价[J];电气应用;2017年04期

9 倪新宇;施政;方立;;提高燃煤机组一次调频性能研究[J];华电技术;2017年09期

10 夏莹;;自备电厂孤网运行稳定性方案研究[J];企业技术开发;2017年08期

相关博士学位论文 前7条

1 李淼;电力系统机网协调优化若干问题研究[D];武汉大学;2012年

2 赵婷;机网协调下汽轮机涉网特性研究[D];华北电力大学(北京);2016年

3 叶荣;基于微分博弈理论的电力系统频率协调控制方法[D];华南理工大学;2013年

4 付媛;基于柔性直流联网的风力发电系统的协调控制研究[D];华北电力大学;2014年

5 竺炜;发电机稳定分析与控制的若干问题研究[D];湖南大学;2010年

6 魏强;发电机转子角控制及其在电力系统中的作用研究[D];山东大学;2015年

7 黄际元;储能电池参与电网调频的优化配置及控制策略研究[D];湖南大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 马运保;风储联合系统参与电网一次调频的优化控制策略[D];东北电力大学;2019年

2 何秉宸;基于备用容量的风电机组调频控制策略研究[D];沈阳工业大学;2019年

3 李俊辉;可变速抽水蓄能机组发电工况一次调频特性研究[D];西安理工大学;2019年

4 田璇;水电机组水力特性对一次调频性能的影响研究[D];长沙理工大学;2017年

5 程红辉;1.5MW永磁直驱风电机组一次调频控制策略研究[D];沈阳工业大学;2018年

6 王占宇;风电机组一次调频与自适应惯量控制策略研究[D];华北电力大学;2018年

7 覃明星;计及风电一次调频的电力系统运行可靠性评估[D];重庆大学;2018年

8 郝涛;特高压混联电网背景下高精度一次调频控制研究[D];武汉大学;2015年

9 王似颖;含一次调频控制的双馈风机机电尺度建模与特性分析[D];华中科技大学;2018年

10 代雄;抽水蓄能机组一次调频试验及参数实测与建模[D];华南理工大学;2017年

本文编号：2865147